<B>Zusatzpatent</B> zum Hauptpatent Ni: 311386 <B>Anordnung zur Begrenzung von</B> Kurzachlussatrömen <B>in Gleich- und</B> Wechselstromnetzen Das Hauptpatent betrifft eine Anordnung zur Begrenzung von Kurrsehlussströmen in (;
leieli- und Weehse sstromnetzen. Diese An ordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine für die Nennspannung und einen Bruchteil des Nennstromes der Anord nung bemessene Sicherung und mindestens ein diese Sicherung im Betriebszustand über briickender Schalter vorhanden sind, wobei die Impedanz des Schalterzweiges derart be- mes.-sen ist,
dass der durch die Sicherung flie- ssende Strom, bei Nennatroin. der Anordnnin, höchstens d'em Nennstrom der Si.eherung gleich ist, und wobei Mittel vorgesehen sind, die die Kontakttrennung des Schalters späte stens 0,5 ins nach Auftreten des Kurzsehluss- ätromes bewirken.
Die Anordnung ist ferner gekennzeichnet durch eine derartige Bemes- ,iitrg dir Sicherung und Ausbildung der Par allelschaltung Sieherung-Überbrückungssehal- ter, dass im Zeitpunkt der Kontakttrennung des Schalters der Spannungsabfall je- Unter- breehungsstelle des Schalters höchstens 15 V beträgt und zudem die elektrische Festigkeit des Schalters immer grösser ist als die an der Sicherung auftretende Spannung.
Im Hauptpatent. ist dabei eine Ausfüh rungsform beschrieben, bei welcher ein elek trischer und ein mechanischer Ene giespei- i eher vorhanden sind, wobei die Energie des elektrischen Energiespeichers zur Auslösung des meelianisehen Energiespeichers dient., dessen Energie den Ü berbrüekungsschalter betätigt.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine mit einem elektrischen und einem mecha nischen Energiespeicher versehene, besondere Ausführungsform einer solchen Anordnung. Ihr Kennzeichen besteht darin, dass Mittel zur teilweissen Umwandlung der Energie des elek- trischen Energiespeichers in Druckenergie vorhanden sind,
die ihrerseits die Auslösung des mechanischen Energiespeichers und zu- gleich eine zusätzliche Beschleunibgung der beweglichen Schaltbrücke des Ü berbrückungs- schalters bewirken.
Nachstehend: wird an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der erfindungs gemässen Anordnung näher erläutert, und zwar an einer Grleichrichteranlage zur Begren zung des als Kurzschlussstrom anzusehenden Rückstromes einer Gleichriehteranlage.
Esstellen dar: 1 die Primär-Netzklemmen der Gleiehriehteranl!age, 3 den Gleichrichter- transformator, 4 die Gleichrichterschaltkon- takte, 2 die vor den Primäranschlüssen des G-leichrichtertranssformators 3 liegende Sch,alt- anordnung, die die Abschaltung bei Auftre ten von Rückströmen vornimmt.
Diese Schalt anordnung 2 besteht im wesentlichen aus einer für die Nennspannung und einen Bruchteil des Nennstromes der Anlage bemessenen Siche rung 23 und dem diese Sicherung im Betriebs zustand überbrückenden Schalter, der aus d'er beweglichen Schaltbrücke 21, dem unter dem l"influss der Druckfeder 26 stehenden Ko:
ntald 25, dem blockierenden Organ 22 und der Druckfeder 24 besteht. Die Impedanz der Schaltanordnung 2 ist dabei derart bemessen, dass der durch die Sicherung fliessende Strom bei Nennstrom der Anlage höchstens dem ,Nennstrom der Sicherung gleich ist. Zum Bei spiel wird bei einer Anlage für einen Nenn strom von 100 A und einen Widerstand des Schalters von weniger als 0,001 Ohm eine Sicherung für 6 oder 10 A mit. einem. Wider stand von etwa 0,1. Ohm im kalten Zustand gewählt.
Ferner isst, ein Wandler 5 vorhanden, der .einen Ringkern aus hochpermeablem Werkstoff, z. B. Nickeleisen, besitzt. Der Wandler 5 wird vor der Inbetriebnahme der Anlage durch Schliessen des Drucli:kontaktes 55 über die Wicklung 53 in der gleichen Richtung magnetisiert, wie er durch den Anodenstrom des Gleichrichters im Betrieb magnetisiert wird.
Infolge der Rechteekforn der Hysteressichleife des Kernmaterials des Wandlers tritt im Normalbetrieb nur eine v ernachlässigbare Induktionsänderung im Kern und damit nur eine kleine Spannung in der Sekundärwicklung 52 auf. An der Sekundärwicklung 52 liegt die Primä:rwiek- lung 61. eines Hochspannungstransformators 6. Dessen Sekundärwicklung 62 ist an die Elek- trod.en 71 und 73 einer Mehrfachfunkenstrecke 7 angeschlossen.
Entsprechend der Zahl der (lleichrichteranoden sind auch die Elemente 5 und 6 vorhanden, und auch die Funkenstrecke 7 weist die gleiche Zahl von Zündelektroden <B>71.</B> auf.
Mit 8 ist ein Hochspannungskonden- sator bezeichnet, der über den Hochspan- nungstra.nsformator 82 und den Oxleiehrichter 81 dauernd .auf eine konstante Spannung auf geladen wird, 9 stellt eine Druckkammer aus zum Beispiel armiertem Hartgewebe dar, die mit. einem wenig kompressiblen, isolierenden 31edium 92, z. B. Öl, Fett, Wasser" Glykol, gefüllt ist. 91 ist ein feiner Draht, z.
B. ein Schmelzleiter aus Wolfram, mit einem Durch- messer von 0,1 mm oder weniger, der im Ent- iadestromkreis des Kondensators 8 liegt. 93 ist eine nachgiebige Stelle, z. B. eine Cu-Mem- bran, die das Medium 92 gegen aussen ab schliesst. Diese Membran 93 dient zugleich zur Stromzuführung zum Draht 91. Mit der Mem- bran 93 ist ein starres Isolierorgan 10, z. B.
ein Stössel aus IIart@rewebe oder ähnlichem Material, verbunden, der seinerseits bei Aus- buchtung der Membran nach aussen auf die bewegliche Schaltbrücke 21 stösst. Die meeha- nisehe Blockierung 22 besteht aus einem 2vla- terial mit hoher Druck-, jedoch gerin,:er Schlagbiegefestigkeit, z. B. Ilartpapier, kera mischem oder glasartigem Material.
Die Wirkungsweise der Anordnunlo- ist folgende: Bei Eintritt einer Rüekzündun#"- wird der Kern des Wandlers 5 plötzlich uri- magnetisiert, und an der Sekundärwicklung 52 tritt ein starker Spannungsstoss auf. Dieser Spannungsstoss wird durch den Hoehspan- nungstra.nsformator 6 auf die 1Tehrfachfnn- k enstrecke 7 übertragen, wobei es zum Über schlag in der Luftstrecke zwischen den Elek troden 71. und 73 kommt.
Durch den Vber- schlag zwischen der. Elektroden 71 und 73 ge langt die IIauptentladestreeke 72, 73 zur Ziin- dung, wodurch die Entladung des Hoehspan- nungskondensators 8 über den Schmelzleiter 91 in der Druckkammer 9 eingeleitet wird.
Der Sehmelzl@eiter 91 ist so bemessen, dass er durch den Entladestrom des Kondensators 8 in sehr kurzer Zeit geschmolzen wird. Dies ermöglicht das Entstehen eines Lichtbogens. Dadurch wird das umgebende Medium \ve?.1.- dampft. und vergast, so dass ein Druckstop entsteht.
Dieser wird, über die Abschlussm:em- bran 93 an den isolierenden Stössel 10 ab gegeben, der seinerseits auf die bewegliche Schaltbrücke 21 drückt und die Bloekiex-unn- 22 sprengt; der Schaltarm ?1. wird unter dem Einfluss des Stosses des Isolierorgans 1.0 in die geöffnete Stellung gebracht, wobei er durch die nun entspannte Feder 24 zusätzlich be schleunigt wird:
Die Sicherung 23 übernimmt nun den ansteigenden, auf die Primärseite reduzierten Rockstrom. und schmilzt sehr rasch, das heisst in ungefähr 1 \' Millisekun- den durch. Dadnreh wird die Anlage vom Netz getrennt. Je nach der Phasenzahl erfolgt die Abtrennung ein- oder mehrphasig, da die Elemente 9, 10 und 2 in jeder Phase vor handen sind.
Die Kontakttrennung zwischen, Schaltbrücke 21 und feststehendem Kontakt 25 ist in einer ausgeführten Anordnung in weniger als 2 - 1.0-4 s nach Beginn der Rüek- zündhing vollzogen, das heisst der Schalter öffnet. sich so schnell,
dass im Zeitpunkt der Kontakttrennung der Spannungsahfall je I'nterbreehun gsatelle weniger als 15 V beträgt und die Überschlagsapa.nnung an den Kon takten immer grösser ist als die an der Siche- run- auftretende Spannung. Es hat sieh als %-orteilhaft erwiesen, die Funkenstrecke 7 durch Spuren eines radioaktiven Präparates 7-1, z.
B. Tritium, vorzuionisieren. Dieses Prä parat 74 wird dabei in die als Ansatzstelle der Entladung in Frage kommenden Punkte der Kathode 73 eingelagert. Damit wird erreicht., dass die Entladeverzugszeiten höch stens einige Mikrosekunden betragen.
Die beschriebene und dargestellte Anord nung ist. selbstverständlich nicht nur zur Er fassung bzw. Begrenzung von Rückströmen in (-111eiehriehteranlagen beschränkt. Sie kann ganz allgemein im Sinne des Hauptpatentes zur Begrenzung von Überströmen in geeigneter Form verwendet werden. Sie weist den grossen Vorteil auf, dass die zur Auslösung des Schal ters benützten Energiespeicher mit Zubehör 1egen den abzuschaltenden Stromkreis isoliert sind und daher auf der Niederspannungsseite angebracht werden können.
<B> Additional patent </B> to main patent Ni: 311386 <B> Arrangement for limiting </B> short-circuit currents <B> in DC and </B> AC networks The main patent relates to an arrangement for limiting short-circuit currents in (;
electrical and electrical power networks. This arrangement is characterized in that there is at least one fuse rated for the nominal voltage and a fraction of the nominal current of the arrangement and at least one fuse in the operating state via a bridging switch, the impedance of the switch branch being such that
that the current flowing through the fuse, at Nennatroin. the arrangement is at most equal to the rated current of the safety, and means are provided which effect the contact separation of the switch at least 0.5 ins after the occurrence of the short-circuit atrom.
The arrangement is further characterized by such a dimensioning, safeguarding and design of the parallel circuit safety bridging switch that at the time of contact separation of the switch the voltage drop per interruption point of the switch is at most 15 V and also the electrical strength of the switch is always greater than the voltage appearing on the fuse.
In the main patent. an embodiment is described in which an electrical and a mechanical energy storage device are rather present, the energy of the electrical energy storage device being used to trigger the meelian energy storage device, the energy of which actuates the bridging switch.
The present invention relates to a particular embodiment of such an arrangement provided with an electrical and a mechanical energy store. It is characterized by the fact that there are means for partially converting the energy of the electrical energy store into pressure energy,
which in turn cause the mechanical energy storage device to be triggered and, at the same time, an additional acceleration of the movable switching bridge of the bypass switch.
In the following: an exemplary embodiment of the arrangement according to the invention is explained in more detail with reference to the drawing, namely on a rectifier system to limit the reverse current of a rectifier system, which can be regarded as a short-circuit current.
It shows: 1 the primary network terminals of the sliding system, 3 the rectifier transformer, 4 the rectifier switching contacts, 2 the switching arrangement in front of the primary connections of the rectifier transformer 3, which disconnects when reverse currents occur undertakes.
This switching arrangement 2 consists essentially of a rated voltage and a fraction of the rated current of the system fuse 23 and the switch bridging this fuse in the operating state, which consists of the movable switching bridge 21, which is under the influence of the compression spring 26 standing Ko:
ntald 25, the blocking member 22 and the compression spring 24 consists. The impedance of the switching arrangement 2 is dimensioned such that the current flowing through the fuse at the rated current of the system is at most equal to the rated current of the fuse. For example, in a system with a nominal current of 100 A and a resistance of the switch of less than 0.001 ohms, a fuse for 6 or 10 A is included. one. Resistance was about 0.1. Ohm selected when cold.
Furthermore, a transducer 5 is available, the .ein toroidal core made of highly permeable material, e.g. B. nickel iron possesses. Before the system is started up, the converter 5 is magnetized by closing the pressure contact 55 via the winding 53 in the same direction as it is magnetized by the anode current of the rectifier during operation.
As a result of the rectangular shape of the hysteresis loop of the core material of the transducer, only a negligible change in induction occurs in the core during normal operation and thus only a small voltage in the secondary winding 52 occurs. The primary winding 61 of a high-voltage transformer 6 is applied to the secondary winding 52. Its secondary winding 62 is connected to the electrodes 71 and 73 of a multiple spark gap 7.
Depending on the number of rectifier anodes, elements 5 and 6 are also present, and spark gap 7 also has the same number of ignition electrodes 71.
A high-voltage capacitor is denoted by 8, which is continuously charged to a constant voltage via the high-voltage transformer 82 and the Oxleiehrichter 81, 9 represents a pressure chamber made, for example, of reinforced hard tissue, which with. a little compressible, insulating medium 92, e.g. B. oil, fat, water "glycol, is filled. 91 is a fine wire, e.g.
B. a fusible conductor made of tungsten, with a diameter of 0.1 mm or less, which is in the discharge circuit of the capacitor 8. 93 is a compliant point, e.g. B. a Cu membrane that closes off the medium 92 from the outside. This membrane 93 also serves to supply current to the wire 91. With the membrane 93, a rigid insulating member 10, e.g. B.
a plunger made of IIart® rewebe or similar material, which in turn hits the movable switching bridge 21 when the membrane bulges outwards. The mechanical blocking 22 consists of a 2vla- terial with high compressive strength, but low: he impact resistance, z. B. Ilartpapier, kera mix or vitreous material.
The mode of operation of the arrangement is as follows: When a back ignition occurs, the core of the converter 5 is suddenly urimagnetized, and a strong voltage surge occurs on the secondary winding 52. This voltage surge is transmitted to the high voltage transformer 6 by the high voltage transformer 6 1 multiple spark path 7 transmitted, resulting in an overflow in the air path between electrodes 71 and 73.
The overlap between the. Electrodes 71 and 73 reach the main discharge line 72, 73 for ignition, whereby the discharge of the high-voltage capacitor 8 is initiated via the fusible conductor 91 in the pressure chamber 9.
The Sehmelzl @ eiter 91 is dimensioned so that it is melted by the discharge current of the capacitor 8 in a very short time. This allows an arc to occur. As a result, the surrounding medium \ ve? .1.- is vaporized. and gassed so that a pressure stop occurs.
This is transferred via the terminating membrane 93 to the insulating plunger 10, which in turn presses on the movable switching bridge 21 and bursts the Bloekiex-unn 22; the shift arm? 1. is brought into the open position under the influence of the impact of the insulating element 1.0, whereby it is additionally accelerated by the now relaxed spring 24:
The fuse 23 now takes over the increasing rock current reduced to the primary side. and melts very quickly, i.e. in about 1 \ 'milliseconds. The system is then disconnected from the grid. Depending on the number of phases, the separation takes place in one or more phases, since the elements 9, 10 and 2 are present in each phase.
The contact separation between the jumper 21 and the fixed contact 25 is completed in an arrangement in less than 2 - 1.0-4 s after the start of the back-ignition, that is, the switch opens. so fast
that at the time of the contact separation, the voltage drop per interruption satellite is less than 15 V and the flashover voltage at the contacts is always greater than the voltage occurring at the fuse. It has been shown to be advantageous, the spark gap 7 by traces of a radioactive preparation 7-1, z.
B. tritium, pre-ionize. This preparation 74 is thereby stored in the points of the cathode 73 which come into question as the starting point of the discharge. This ensures that the discharge delay times are at most a few microseconds.
The arrangement described and illustrated is. Of course, it is not restricted to the detection or limitation of return currents in (-111eiehriehteranlagen. It can be used in general in the sense of the main patent to limit overcurrents in a suitable form Energy storage devices with accessories are isolated from the circuit to be switched off and can therefore be attached to the low-voltage side.